apk从打包到安装到启动

最新推荐文章于 2025-06-17 23:28:46 发布

huhanghao

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分类专栏：安卓进阶文章标签： android

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apk从打包到安装到启动

参考学习：

打包：

http://blog.youkuaiyun.com/jason0539/article/details/44917745

安装：

http://blog.youkuaiyun.com/luoshengyang/article/details/6766010

应用启动：

http://blog.jobbole.com/67931/

http://blog.sina.com.cn/s/blog_623868100101lp2s.html

http://androidzhibinw.github.io/android/app/startup/activity/%E5%BA%94%E7%94%A8%E7%A8%8B%E5%BA%8F/%E5%90%AF%E5%8A%A8/%E5%88%86%E6%9E%90/2015/09/21/android-app-startup-process/

apk打包

流程概述：

1、打包资源文件，生成R.java文件

2、处理aidl文件，生成相应java 文件

3、编译工程源代码，生成相应class文件

4、转换所有class文件，生成classes.dex文件

5、打包生成apk

6、对apk文件进行签名

7、对签名后的apk文件进行对其处理

具体流程

第一步：打包资源文件，生成R.java文件。

【输入】Resource文件（就是工程中res中的文件）、Assets文件（相当于另外一种资源，这种资源Android系统并不像对res中的文件那样优化它）、AndroidManifest.xml文件（包名就是从这里读取的，因为生成R.java文件需要包名）、Android基础类库（Android.jar文件）

【工具】aapt工具（Android Asset Packaging Tool）

【输出】打包好的资源（bin目录中的resources.ap_文件）、R.java文件（gen目录中）

打包资源的工具aapt，大部分文本格式的XML资源文件会被编译成二进制格式的XML资源文件，除了assets和res/raw资源被原装不动地打包进APK之外，其它的资源都会被编译或者处理。。

生成过程主要是（1）调用了aapt源码目录下的Resource.cpp文件中的buildResource（）函数，该函数首先（1.1）检查AndroidManifest.xml的合法性，然后（1.2）对res目录下的资源子目录进行处理，处理的函数为makeFileResource（），处理的内容包括（1.2.1）资源文件名的合法性检查，（1.2.2）向资源表table添加条目等，处理完后调用compileResourceFile（）函数（1.3）编译res与asserts目录下的资源并生成resources.arsc文件，compileResourceFile（）函数位于aapt源码目录的ResourceTable.cpp文件中，该函数最后会调用parseAndAddEntry（）函数（1.4）生成R.java文件，完成资源编译后，接下来调用compileXmlfile()函数（2）对res目录的子目录下的xml文件分别进行编译，这样处理过的（2.1）xml文件就简单的被“加密”了，最后将所有的资源与编译生成的resorces.arsc文件以及“加密”过的AndroidManifest.xml文件（2.2）打包压缩成resources.ap_文件（使用Ant工具命令行编译则会生成与build.xml中“project name”指定的属性同名的ap_文件）。

关于这一步更详细的流程可阅读http://blog.youkuaiyun.com/luoshengyang/article/details/8744683

第二步：处理aidl文件，生成相应的java文件。

【输入】源码文件、aidl文件、framework.aidl文件

【工具】aidl工具

【输出】对应的.java文件

对于没有使用到aidl的android工程，这一步可以跳过。aidl工具解析接口定义文件并生成相应的java代码供程序调用。

第三步：编译工程源代码，生成下相应的class文件。

【输入】源码文件（包括R.java和AIDL生成的.java文件）、库文件（.jar文件）

【工具】javac工具

【输出】.class文件

这一步调用了javac编译工程src目录下所有的java源文件，生成的class文件位于工程的bin\classes目录下，上图假定编译工程源代码时程序是基于android SDK开发的，实际开发过程中，也有可能会使用android NDK来编译native代码，因此，如果可能的话，这一步还需要使用android NDK编译C/C++代码，当然，编译C/C++代码的步骤也可以提前到第一步或第二步。

第四步：转换所有的class文件，生成classes.dex文件。

【输入】 .class文件（包括Aidl生成.class文件，R生成的.class文件，源文件生成的.class文件），库文件（.jar文件）

【工具】javac工具

【输出】.dex文件

前面多次提到，android系统dalvik虚拟机的可执行文件为dex格式，程序运行所需的classes.dex文件就是在这一步生成的，使用的工具为dx，dx工具主要的工作是将java字节码转换为dalvik字节码、压缩常量池、消除冗余信息等。

第五步：打包生成apk。

【输入】打包后的资源文件、打包后类文件（.dex文件）、libs文件（包括.so文件，当然很多工程都没有这样的文件，如果你不使用C/C++开发的话）

【工具】apkbuilder工具

【输出】未签名的.apk文件

打包工具为apkbuilder，apkbuilder为一个脚本文件，实际调用的是android-sdk\tools\lib\sdklib.jar文件中的com.android.sdklib.build.ApkBuilderMain类。它的代码实现位于android系统源码的sdk\sdkmanager\libs\sdklib\src\com\android\sdklib\build\ApkBuilderMain.java文件，代码（1）构建了一个ApkBuilder类，然后（2）以包含resources.arsc的文件为基础生成apk文件，这个文件一般为ap_结尾，接着调用addSourceFolder()函数（3）添加工程资源，addSourceFolder()会调用processFileForResource（）函数往apk文件中添加资源，处理的内容包括res目录与asserts目录中的文件，添加完资源后调用addResourceFromJar（）（4）函数往apk文件中写入依赖库，接着调用addNativeLibraries()函数（5）添加工程libs目录下的Native库（通过android NDK编译生成的so或bin文件），（6）最后调用sealApk（）关闭apk文件。

第六步：对apk文件进行签名。

【输入】未签名的.apk文件

【工具】jarsigner

【输出】签名的.apk文件

android的应用程序需要签名才能在android设备上安装，签名apk文件有两种情况：一种是在调试程序时进行签名，使用eclipse开发android程序时，在编译调试程序时会自己使用一个debug.keystore对apk进行签名；另一种是打包发布时对程序进行签名，这种情况下需要提供一个符合android开发文档中要求的签名文件。签名的方法也分两种：一种是使用jdk中提供的jarsigner工具签名；另一种是使用android源码中提供的signapk工具，它的代码位于android系统源码build\tools\signapk目录下。

第七步：对签名后的apk文件进行对齐处理。

【输入】签名后的.apk文件

【工具】zipalign工具

【输出】对齐后的.apk文件

这一步需要使用的工具为zipalign，它位于android-sdk\tools目录，源码位于android系统源码的build\tools\zipalign目录，它的主要工作是将spk包进行对齐处理，使spk包中的所有资源文件距离文件起始偏移为4字节整数倍，这样通过内存映射访问apk文件时速度会更快，验证apk文件是否对齐过的工作由ZipAlign.cpp文件的verify()函数完成，处理对齐的工作则由process（）函数完成。

图例：

Apk的安装

Apk安装关键对象PackageManagerService：

这个服务负责扫描系统中特定的目录，找到里面的应用程序文件，即以Apk为后缀的文件，然后对这些文件进解析，得到应用程序的相关信息，完成应用程序的安装过程。

其实就是解析析应用程序配置文件AndroidManifest.xml的过程，并从里面得到得到应用程序的相关信息，例如得到应用程序的组件Activity、Service、Broadcast Receiver和Content Provider等信息，有了这些信息后，通过ActivityManagerService这个服务，我们就可以在系统中正常地使用这些应用程序了。

流程概述

1、在SystemServer中利用JNI启动相关硬件服务

2、在JNI中执行runtime

3、在ServerThread中启动PackageManagerService和ActivityManagerService等服务。

4、 PackageManagerService扫描获得APK文件并解析安装

5、将解析获得的数据存储到PackageManagerService中

6、从PackageManagerService中获取图标并展示

具体流程：

第一步：在SystemServer中利用JNI启动相关硬件服务

Zygote进程启动SystemServer中JNI的init（）初始化方法，初始化SurfaceFlinger、SensorService、AudioFlinger、MediaPlayerService、CameraService和AudioPolicyService这几个服务。

第二步：在JNI中执行runtime

在JNI的出事华中通过系统全局唯一的AndroidRuntime实例变量runtime的callStatic来调用SystemServer的init2函数了。

第三步：在ServerThread中启动PackageManagerService和ActivityManagerService等服务

在init2中创建一个ServerThread线程。在这个线程中启动PackageManagerService服务和ActivityManagerService等其他服务。将这些服务加入到ServiceManager中。而ServiceManager是Android系统Binder进程间通信机制的守护进程。

第四步：PackageManagerService扫描获得APK文件并解析安装

在PackageManagerService类的构造函数中开始执行安装应用程序的过程。

在安装过程中：

（1）调用scanDirLI函数来扫描移动设备上的下面这五个目录中的Apk文件： /system/framework、 /system/app、 /vendor/app、/data/app、 /data/app-private

（2）将以Apk作为后缀名的文件调用scanPackageLI函数来进行解析和安装。

第五步：将解析获得的数据存储到PackageManagerService中

为Apk文件创建一个PackageParser实例，接着调用这个实例的parsePackage函数来对这个Apk文件进行解析，同时调用另外一个版本的scanPackageLI函数把来解析后得到的应用程序信息package、provider、service、receiver和activity等信息保存在PackageManagerService服务中。每一个Apk文件都是一个归档文件，它里面包含了Android应用程序的配置文件AndroidManifest.xml，这里主要就是要对这个配置文件就行解析了，从Apk归档文件中得到这个配置文件。

第六步：从PackageManagerService中获取图标并展示

Android系统通过Home应用程序Launcher从PackageManagerService服务中把这些安装好的应用程序取出来，并以友好的方式在桌面上展现出来，例如以快捷图标的形式。

从开机到应用的启动过程

开机流程概述

Zygote是一个虚拟器进程，正如我们在前一个步骤所说的在系统引导的时候启动。Zygote预加载以及初始化核心库类。通常，这些核心类一般是只读的，也是Android SDK或者核心框架的一部分。在Java虚拟机中，每一个实例都有它自己的核心库类文件和堆对象的拷贝。为了克服Android系统为每一个应用启动不同的Dalvik虚拟机实例，会消耗大量的内存以及时间问题，Android系统创造了”Zygote”，让Dalvik虚拟机共享代码、低内存占用以及最小的启动时间成为可能。

开机具体流程

第一步：加载引导程序到ram

当电源按下，引导芯片代码开始从预定义的地方（固化在ROM）开始执行。加载引导程序到RAM，然后执行。

第二步：执行引导程序

引导程序分两个阶段执行。第一个阶段，检测外部的RAM以及加载对第二阶段有用的程序；第二阶段，引导程序设置网络、内存等等。这些对于运行内核是必要的，为了达到特殊的目标，引导程序可以根据配置参数或者输入数据设置内核。

第三步：完成内核的系统设置

Android内核与桌面linux内核启动的方式差不多。内核启动时，设置缓存、被保护存储器、计划列表，加载驱动。当内核完成系统设置，它首先在系统文件中寻找”init”文件，然后启动root进程或者系统的第一个进程。

第五步：执行init进程（即root进程）

init进程有两个责任，一是挂载目录，比如/sys、/dev、/proc，二是运行init.rc脚本。

对于init.rc文件，Android中有特定的格式以及规则。在Android中，我们叫做Android初始化语言。
Android初始化语言由四大类型的声明组成，即Actions（动作）、Commands（命令）、Services（服务）、以及Options（选项）。

Action（动作）：动作是以命令流程命名的，有一个触发器决定动作是否发生。

Service（服务）：服务是init进程启动的程序、当服务退出时init进程会视情况重启服务。

Options（选项）：选项是对服务的描述。它们影响init进程如何以及何时启动服务。
咱们来看看默认的init.rc文件。这里我只列出了主要的事件以及服务。

在这个阶段你可以在设备的屏幕上看到“Android”logo了。

第六步：加载Zygote进程

1) 加载ZygoteInit类

2) registerZygoteSocket()为zygote命令连接注册一个服务器套接字。

3) preloadClassed “preloaded-classes”是一个简单的包含一系列需要预加载类的文本文件，你可以在<Android Source>/frameworks/base找到“preloaded-classes”文件。

4) preloadResources() preloadResources也意味着本地主题、布局以及android.R文件中包含的所有东西都会用这个方法加载。

第七步：启动系统服务

运行环境请求Zygote运行系统服务（系统服务同时使用native以及java编写，系统服务可以认为是一个进程）。

核心服务：启动电源管理器；创建Activity管理器；启动电话注册；启动包管理器；设置Activity管理服务为系统进程；启动上下文管理器；启动系统Context Providers；启动电池服务；启动定时管理器；启动传感服务；启动窗口管理器；启动蓝牙服务；启动挂载服务。

其他服务：启动状态栏服务；启动硬件服务；启动网络状态服务；启动网络连接服务；启动通知管理器；启动设备存储监视服务；启动定位管理器；启动搜索服务；启动剪切板服务；启动登记服务；启动壁纸服务；启动音频服务；启动耳机监听；启动AdbSettingsObserver（处理adb命令）。

第八步：发送开机启动广播

一旦系统服务在内存中跑起来了，Android就完成了引导过程。在这个时候“ACTION_BOOT_COMPLETED”开机启动广播就会发出去。

应用启动流程概述

概述1

1、安卓系统的Launcher通过Binder进程间通信机制通知ActivityManagerService，它要启动一个Activity；

2、Launcher通过Binder进程间通信机制通知ActivityManagerService，它要启动一个Activity；

3、Launcher通过Binder进程间通信机制通知ActivityManagerService，它已经准备就绪进入Paused状态，于是ActivityManagerService就创建一个新的进程，用来启动一个ActivityThread实例，即将要启动的Activity就是在这个ActivityThread实例中运行；

4、ActivityThread通过Binder进程间通信机制将一个ApplicationThread类型的Binder对象传递给ActivityManagerService，以便以后ActivityManagerService能够通过这个Binder对象和它进行通信；

5、ActivityManagerService通过Binder进程间通信机制通知ActivityThread，现在一切准备就绪，它可以真正执行Activity的启动操作了。

概述2

1、 Launcher 接收到点击事件，获取应用的信息，向 SystemServer(ActivityManagerService 简称AMS 运行在里面) 发起启动应用的请求。

2、 SystemServer(AMS) 请求 Launcher Pause （Launcher 需要保存状态进入后台）

3、 Launcher Pause ，向 SystemServer(AMS) 发送 Pause 完毕

4、 SystemServer(AMS) 向 Zygote 请求启动一个新进程(calculator)

5、 Zygote fork 出新进程(calculator) , 在新进程中执行 ActivityThread 类的 main 方法

6、 calculator 向 SystemServer(AMS) 请求 attach 到 AMS

7、 SystemServer(AMS) 请求 calculator launch

8、 calculator 调用 onCreate ， onResume 回调

9、 calculator 界面显示自屏幕上(还需细分)

来自两篇不同的博客，所以对比着看。

概述2的具体流程

第一步：Launcher 接收到点击事件向AMS发起启动应用的请求。

1、 Launcher 进程启动的调用栈：ZygoteInit.main ->ActivityThread.main->Looper.loop(进入消息循环）

2、消息循环中收到系统分发过来的消息，回调 onClick 去启动 Activity

3、通过ActivityManagerProxy RPC 将请求发送给 AMS。

第二步：SystemServer(AMS) 请求 Launcher Pause

下面的ST是在 ApplicationThreadProxy 的 schedulePauseActivity 函数打印的调用栈。

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw : java.lang.RuntimeException: ApplicationThreadProxy-schedulePauseActivity

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at android.app.ApplicationThreadProxy.schedulePauseActivity(ApplicationThreadNative.java:699)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStack.startPausingLocked(ActivityStack.java:842)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStackSupervisor.pauseBackStacks(ActivityStackSupervisor.java:680)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStack.resumeTopActivityInnerLocked(ActivityStack.java:1638)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStack.resumeTopActivityLocked(ActivityStack.java:1477)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStackSupervisor.resumeTopActivitiesLocked(ActivityStackSupervisor.java:2520)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStack.startActivityLocked(ActivityStack.java:2125)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStackSupervisor.startActivityUncheckedLocked(ActivityStackSupervisor.java:2258)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStackSupervisor.startActivityLocked(ActivityStackSupervisor.java:1560)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityStackSupervisor.startActivityMayWait(ActivityStackSupervisor.java:994)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityManagerService.startActivityAsUser(ActivityManagerService.java:3415)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityManagerService.startActivity(ActivityManagerService.java:3402)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at android.app.ActivityManagerNative.onTransact(ActivityManagerNative.java:140)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at com.android.server.am.ActivityManagerService.onTransact(ActivityManagerService.java:2223)

07-29 07:06:11.922  4151  4183 D zhibinw :  at android.os.Binder.execTransact(Binder.java:446)

这个调用栈正好衔接上面的调用栈，上面是从 Launcher 通过 ActivityManagerProxy RPC 到 SystemServer(AMS) ,这里刚好 RPC 切换到 SystemServer（AMS) 进程。通过一系列调用 SystemServer(AMS)进程向 Launcher 发送 pause 的请求，同样是通过 RPC. 这一来一回，涉及到app 进程和 SystemServer 的交互，涉及到 ActivityManagerNative, ActivityManagerService,ActivityManagerProxy, ApplicationThreadNative,ApplicationThread,ApplicationThreadProxy.一张图来展示它们的关系，如下：

第三步：Launcher Pause ，向 SystemServer(AMS) 发送 Pause 完毕

紧接着，Launcher 会回复 SystemServer(AMS) ， Pause 完毕：

第四步： SystemServer(AMS) 向 Zygote 请求启动一个新进程(calculator)

然后调到了 SystemServer(AMS) 的 activityPaused，接下来 AMS 尝试去启动 calculator 的界面，发现没有，所以向 Zygote 请求创建一个新的进程。Zygote 存在的目的就是去创建新的进程， SystemServer 通过 socket 和 Zygote 进行通讯。SystemServer 向 Zygote 发送创建新进程的请求，并获取pid 和 usingWrapper